Критеріальний аналіз дифузійних процесів в каналах вентиляційних систем
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-272-2-62-66Ключові слова:
вентиляционная система, диффузионный процесс, число Рейнольдса, диффузионное число Пекле, число ШмидтаАнотація
Розглянуто процес турбулентної дифузії газових домішок в каналах вентиляційних систем. Стаціонарна дифузія описана рівнянням турбулентної дифузії домішки в однорідному нестисливому середовищі. Вважається, що актуальна концентрація в кожній точці простору, зайнятого турбулентним потоком, зазнає безладних змін у часі (пульсує, флуктує). При вирішенні практичних завдань про рух частинок домішки від актуальної характеристики застосовано перехід до середнього значення концентрації. У випадку встановленого турбулентного руху і стаціонарних зовнішніх умов використане введене Рейнольдсом часове осереднення. Осередненні значення добутків пульсаційних складових проекцій швидкості та концентрації відповідно гіпотезі Фіка-Буссінеска прийняті пропорційними градієнту осередненої концентрації. Обґрунтовано допущення, що для робочих режимів промислових вентиляційних систем коефіцієнт молекулярної дифузії значно менше коефіцієнта турбулентної дифузії. Для коефіцієнта турбулентної дифузії використана відома емпірична залежність для круглих труб. Коефіцієнт гідравлічного опору тертя при турбулентному режимі течії визначений по універсальній формулі Альтшуля. Для дослідження дифузійних процесів в газових потоках вентиляційних систем рівняння турбулентної дифузії приведено до безрозмірного виду. У розгляд введені безрозмірні критерії: число Рейнольдса, число Щмідта (або дифузійне число Прандтля), дифузійне число Пекле. Проведений аналіз критеріальних співвідношень для дифузійних процесів в циліндричних каналах вентиляційних систем. Аналіз залежності дифузійного числа Пекле від числа Рейнольдса показав, що при великих значеннях відносної шорсткості величина дифузійного числа Пекле не залежить від числа Рейнольдса. Показана наявність в дифузійних процесах автомодельної зони, коли довжина шляху вирівнювання концентрації домішки не буде залежить від параметрів газового потоку. Встановлено, що зміна дифузійного Числа Пекле для діапазону значень чисел Рейнольдса понад 1,3.105 складає не більш 5% при значеннях відносної шорсткості не менш 0,001.
Посилання
1. Елинский И.И. Вентиляция иотопление гальванических цехов машиностроительных предприятий. М.: Машиностроение, 1989. 152 с.
2. Krol, O., Sokolov, V., Tsankov, P.: Modeling of vertical spindle head for machining center. Journal of Physics: Conference Series 1553 012012 (2020).
3. Krol, O., Sokolov, V.: Modeling of Spindle Node Dynam-ics Using the Spectral Analysis Method. In: Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering, vol. 1, pp. 35-44. Springer, Cham (2020).
4. Krol, O., Sokolov, V.: Research of modified gear drive for multioperational machine with increased load capacity. Diagnostyka 21(3), 87-93 (2020).
5. Krol, O., Sokolov, V.: Research of toothed belt transmis-sion with arched teeth. Diagnostyka 21(4), 15-22 (2020).
6. Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиля-ция и кондиционирование воздуха объектов агропро-мышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. СПб.: Политехника, 2007. 423 с.
7. Krol, O., Porkuian, O., Sokolov, V., Tsankov, P.: Vibra-tion stability of spindle nodes in the zone of tool equipment optimal parameters. Comptes rendus de l’Acade'mie bulgare des Sciences72(11), 1546-1556 (2019).
8. Sokolov V., Azarenko N., Sokolova Ya. Simulation of the power unit of the automatic electrohydraulic drive with volume regulation. TEKA Commission of Motorization and Energetic in Agriculture. 2012. Vol. 12. No 4. P. 268 - 273.
9. Sokolov, V., Porkuian, O., Krol, O., Baturin, Y.: Design Calculation of Electrohydraulic Servo Drive for Technol-ogical Equipment. In: Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Me-chanical Engineering, vol. 1, pp. 75-84. Springer, Cham (2020).
10. Sokolov, V., Porkuian, O., Krol, O., Stepanova, O.: Design Calculation of Automatic Rotary Motion Electrohydraulic Drive for Technological Equipment. In: Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering, vol. 1, pp. 133-142. Springer, Cham (2021).
11. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д. и др. Сис-темы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. М.: Евроклимат, 2001. 416 с.
12. Коваленко А.А., Соколов В.И., Дымнич А.Х., Уваров П.Е. Основы технической механики жидкостей и газов: Учебное пособие для вузов. Луганск: ВУГУ, 1998. 272 с.
13. Sokolov, V., Krol, O., Stepanova, O., Tsankov, P.: Dy-namic characteristics of rotary motion electrohydraulic drive with volume regulation. Comptes rendus de l’Acade'mie bulgare des Sciences73(5), 691-702 (2020). DOI: https:// doi.org/ 10.7546/CRABS.2020.05.12.
14. Харламов Ю.А., Соколов В.И., Кроль О.С. Трибологи-ческая надежность металлорежущих станков. Северо-донецк: ВНУ им. В. Даля, 2017. 320 с.
15. Sokolov, V.: Dynamics of Positioning Process for Hydrau-lic Drive Output Link by Distributor with Closed Center. In: Proceedings of the 7th International Conference on In-dustrial Engineering (ICIE 2021). Lecture Notes in Me-chanical Engineering. Springer, Cham (2022).
16. Беккер А. Системы вентиляции. М.: Техносфера, Ев-роклимат, 2005. 232 с.
17. Соколов В.І., Кроль О.С., Єпіфанова О.В. Гідравліка. Сєвєродонецьк: СНУ ім. В. Даля, 2017. 160 с.
18. Sokolov, V.: Hydrodynamics of flow in flat slot with boundary change of viscosity. In: Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering, vol. 2, pp. 1172-1181. Springer, Cham (2021).
19. Sokolov, V.: Transfer functions for shearing stress in non-stationary fluid friction. In: Proceedings of the 5th Interna-tional Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). ICIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering, vol. 1, pp. 707-715. Springer, Cham (2020).
20. Андрийчук Н.Д., Соколов В.И., Коваленко А.А., Дя-дичев К.М. Пути совершенствования систем тепло-снабжения. Луганск: ВНУ им. В. Даля, 2003. 244 с.
21. Соколов В.І., Кроль О.С., Єпіфанова О.В. Дифузійні процеси в системах вентиляції. Сєвєродонецьк: СНУ ім. В. Даля. 2018. 148 с.
22. Sokolov, V.: Criteria Analysis of Diffusion Processes in Channels of Industrial Ventilation Systems. In: Proceedings of the 7th International Conference on Industrial En-gineering (ICIE 2021). Lecture Notes in Mechanical Engi-neering. Springer, Cham (2022).
23. Андрийчук Н.Д., Иващенко Е.А., Коваленко А.А., Со-колов В.И. Термодинамика для инженеров-строителей. Луганск: ВНУ им. В. Даля, 2005. 304 с.
24. Sokolov, V., Krol, O.: Time Characteristics of Initial Stages for Aerosols Diffusion in Channels of Ventilation Systems. 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon), pp. 1-6. IEEE (2020).
25. Sokolov, V.: Increase measurement accuracy of average velocity for turbulent flows in channels of ventilation sys-tems. In: Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, vol. 2, pp. 1182-1190, Cham (2021).
26. Соколов В.И., Коваленко А.А., Калюжный Г.С. и др. Инженерные задачи диффузии примеси в потоке. Лу-ганск: ВНУ, 2000. 168 с.
27. Соколов В.И. Аэродинамика газовых потоков в кана-лах сложных вентиляционных систем. Луганск: ВУГУ, 1999. 200 с.
28. Sokolov, V.: Diffusion of Circular Source in the Channels of Ventilation Systems. In.: Advances in Engineering Re-search and Application. ICERA 2018. Lecture Notes in Networks and Systems, vol. 63, pp. 278-283. Springer, Cham (2019).
29. Sokolov, V., Krol, O.: Measurement of Impurity Concen-tration in Turbulent Flows of Ventilation Systems Chan-nels. Journal of Physics: Conference Series 2096 012102 (2021).
